西北地区栽培甜荞的传粉昆虫和传粉效率研究

Around 75% of crops in the world depend on insects for pollination, and the pollination effects are critical for grain production. Common buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) is an important crop in northwest China and its low production is assumed to arise from the low seed set. This species is an outcrossing plant strongly depending on insects and the poor pollination might have caused the low seed yield. Honey bee is once considered to be the most important and effective pollinator, but our survey indicated that the number of such bees is much fewer than other types of insects. It remains unknown whether non-honeybee insects also play an important role in pollinating common buckwheat. This project is designed to investigate the pollinators of the cultivated common buckwheat in northwest China. By using the methods of pollination ecology and insect ethology, we will survey the richness and abundance of pollinators, examine their foraging behavior and pollinating efficiency, evaluate the contribution of different species, and further discuss the correlation between the pollinators and seed yield of the common buckwheat. Our results will provide solid evidence for utilizing wild insects for pollinating the common buckwheat.

全球75%的作物依赖昆虫传粉，粮食产量的高低与昆虫传粉息息相关。甜荞是西北地区重要的特色作物，但长期以来，结实率低是影响其产量的主要因素。由于甜荞是典型的异花授粉植物，主要依赖昆虫传粉，因此传粉不足可能是造成荞麦产量低的原因之一。蜜蜂曾被普遍认为是甜荞最重要和最有效的传粉者。但我们观察发现，甜荞的访花昆虫中蜜蜂的数量较少；相反地，来自膜翅目和双翅目的其它昆虫则非常丰富。是否蜜蜂以外的其他昆虫在甜荞的传粉服务中也发挥着重要作用？它们的传粉效率高还是低？目前我们还知之甚少。本项目拟以甘肃省陇东地区广泛种植的甜荞为研究对象，通过传粉生态学和昆虫行为学方法，调查甜荞传粉昆虫种类的多样性、主要传粉昆虫的传粉行为和传粉效率、影响昆虫活动的花部特征和环境因子，进而对蜜蜂以外其它昆虫的传粉贡献进行评估，并深入探讨传粉昆虫多样性与甜荞结实率的关系。本项目的研究结果将为合理利用野生昆虫为甜荞传粉提供理论依据。

甜荞是二型花柱植物，伴随自交不亲和的特性，其结实主要依赖于昆虫传粉。本研究第一次对西北地区尤其是甘肃东部甜荞主产区的访花昆虫展开了广泛的调查，填补了该地区访花昆虫资源调查的空白。在甜荞盛花期，我们观察了常见昆虫的访花行为（单花访问时间，访花频率），检测了它们单次访问长柱花和短柱花的亲和花粉落置能力，并评估了不同物种的传粉效率。基于昆虫的传粉效率，并结合物种的丰度，评估了不同物种的传粉贡献和与物种有关的传粉服务。同时，通过传粉昆虫隔离法获得的产量秸秆生物量比评估了与收获有关的传粉服务。结果表明，不同物种具有不同的亲和花粉转移能力，且同一物种在访问不同花型时亲和花粉转移能力也存在差异。中华蜜蜂和意大利蜜蜂在访问长柱花时转移了更多的亲和花粉，而大多数其他物种则在访问短柱花时转移了更多的亲和花粉，表明对于二型花柱甜荞，不同访花昆虫具有补偿效应。与其他昆虫相比，两种蜜蜂具有更高的访花频率，因此虽然它们的亲和花粉转移数量不是最高，但最终估计的传粉效率高于其他昆虫。与物种有关的传粉服务和与收获有关的传粉服务存在很强的线性关系，验证了基于传粉效率和丰度评估传粉服务的有效性。两种方法评估的传粉服务表明，在蜜蜂丰度较高的地区均具有较高的传粉服务，与此同时，在蜜蜂较少野生昆虫较多的地区也同样具有较高的传粉服务，表明野生昆虫也是甜荞有效的传粉昆虫。我们的研究将为保护和利用野生昆虫为甜荞传粉提供理论依据，同时，传粉服务评估方法的进一步推广和应用将有助于指导甜荞生产。